一种基于多晶振定位膀胱位置及监护膀胱容量的方法

技术领域

本发明属于医疗器械领域，尤其涉及一种基于多晶振定位膀胱位置及监护膀胱容量的方法。

背景技术

目前膀胱测量主要还是以2D、3D机械探头为主，但由于机械探头在体积、重量、震动都比较大，不可能将该探头长时间穿戴在身体上进行信息的采集(也无法将该探头固定在身体上)，且2D、3D机械探头容量测量装置控制复杂，器件多，装置的大小也不方便随身携带在身上。因此只能间歇性的测量患者膀胱容积，无法将2D、3D机械探头的膀胱测量作为穿戴式膀胱容量监护仪对患者进行实时监测。

虽然市面上也有监护膀胱装置，但是探头采用的是多晶振的线性排列方式，这种方式很难准确定位膀胱的立体中心，只能是遵照说明书所指示的将探头放置在患者耻骨联合上方2cm处，而每个人膀胱的位置也不完全一样，因此测量结果偏差较大，可信度也不高，重复性也较差。

虽然市面上也有监护膀胱装置，但是探头采用的是多晶振的线性排列方式或线性排列方式+单个晶振，这些方式很难准确定位膀胱的立体中心，只能是遵照说明书所指示的将探头放置在患者耻骨联合上方2cm处，而每个人膀胱的位置也不完全一样。另外采用这些方式的膀胱容量的测量不可能进行立体建模进行计算容量，往往将膀胱看成一个园球，根据接受到的每一个晶振反射回来信息找出膀胱的两点边界值作为膀胱园球的直径求出该晶振对应的膀胱园球的体积，最后求出所有晶振分别对应的膀胱园球的体积的平均值就是最后的膀胱容量。因此测量结果偏差较大，可信度也不高，重复性也较差。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于多晶振定位膀胱位置及监护膀胱容量的方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于多晶振定位膀胱位置及监护膀胱容量的方法，

包括以下步骤：

步骤1：找到水平中心扫描线的膀胱信息，开始对中心晶振O发射超声信号，得到前壁O1和后壁O2；根据超声原理得知膀胱内的液体是暗区，O射线以膀胱亮暗交界处的点O1和O2即为膀胱壁，根据回声信号O1和O2可以确定是否扫描到了膀胱，获得水平中心扫描线的膀胱信息；

步骤2：找出水平方向的膀胱边界确定膀胱位置的水平中心，是在水平方向，晶振A发射的超声信号遇到A1和A2的强回声信号，其中A1是膀胱前壁的回声信号，A2是后壁的回声信号；其次中心晶振发射超声信号，得到前壁O1和后壁O2；同样，晶振E也得到前壁E1和后壁E2；获得水平方向的膀胱边界后确定膀胱的水平中心；

当扫描到水平中心扫描线的膀胱后，在水平方向A、O、E晶振开始顺序扫描，根据回声信号确定水平方向的位置，并将探头进行水平方向的移动，使得E1E2和A1A2距离相近，找到膀胱位置的水平中心；

步骤3：找出垂直方向的膀胱边界确定膀胱位置的垂直中心，是在垂直方向，晶振C发射的超声信号遇到C1和C2的强回声信号，其中C1是膀胱前壁的回声信号，C2是后壁的回声信号；其次中心晶振发射超声信号，得到前壁O1和后壁O2；同样，晶振G也得到前壁G1和后壁G2；获得垂直方向的膀胱边界后确定膀胱的垂直中心；

在垂直方向C、O、G晶振开始顺序扫描，根据回声信号确定垂直方向的位置，并将探头进行垂直方向的移动，使得C1C2和G1G2距离相近，找到膀胱位置的垂直方向的中心；

4)确定好膀胱的中心位置后，9个晶振开始依次扫描A、B、C、D、E、F、G、H和O，根据扫描的回声信号，确定膀胱的采样点，根据采样点，对膀胱进行立体建模；

8个晶振的扫描线A、B、C、D、E、F、G和H分别和中心晶振O扫描线组成一个面共组成八个面，每个面围合成一个四边形，将四边形面建立直角坐标系，再将四边形面绕Y轴旋转45°，得到立体图形，其他的七个面依次按照绕Y轴旋转45°旋转计算，最后将所有的围合成一个四边形的对应立体图形加和，即为膀胱的容积值。

优选地，所述的一种基于多晶振定位膀胱位置及监护膀胱容量的方法，其水平方向的四边形面建立直角坐标系，为水平方向建立直角坐标系，根据每个四边形面坐标，计算四边形的三段距离，已知晶振A和O围合的四边形面坐标，根据采样点O1、A1、A2、O2坐标确定；

设坐标如下：

O1(0，Yo1)、A1(Xa1，Ya1)、A2(Xa2，Ya2)、O2(0，0)

然后计算出三段直线方程：

优选地，所述的一种基于多晶振定位膀胱位置及监护膀胱容量的方法，所述四边形面绕Y轴旋转45°，得到立体图形，采样点O1、A1、A2、O2围城一个四边形，再将四边形绕Y轴旋转45°即可得到模型，模型的体积可以看作从上而下多个三角形相加之和；

具体操作如下：

设O1O2三个区域段为：O2P2、P2P1、P1O1

1)在L1(O1A1)段，三角形的面积为S＝1/2*(tan(45°)*L1(O1A1))

2)在L2(A1A2)段，三角形的面积为S＝1/2*(tan(45°)*L2(A1A2))

3)在L3(O2A2)段，三角形的面积为S＝1/2*(tan(45°)*L3(O2A2))

4)根据O1O2段包含的像素点个数，分别对三个区域的三角形面积进行累加得到单个围合四边形面积对应的体积值，即体积＝体积1+体积2+体积3；所有立体图形加和即为膀胱的容积值。

优选地，所述的一种基于多晶振定位膀胱位置及监护膀胱容量的方法，所述晶振设有9个，其中，一个放置在中心位置，另外8个晶振呈环形分布且围绕中心位置的晶振设置。

优选地，所述的一种基于多晶振定位膀胱位置及监护膀胱容量的方法，其所述步骤1中在工作时带有9晶振的探头放置在耻骨联合上方2cm处。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：

本发明通过八个环形分布晶振+中心晶振的方式对膀胱进行立体扫描，根据扫描后的信息对膀胱进行立体建模，并分析出探头和膀胱的相对位置，从而指导操作者移动探头来定位到膀胱的中心，定位完成后，即可固定探头并开始对患者膀胱容积进行监测，提高检测的精确性，同时还能提供工作效率。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明一种基于多晶振定位膀胱位置及监护膀胱容量的方法的流程图；

图2为本发明中晶振的排列方式图；

图3为本发明中定义水平方向居中示意图；

图4为本发明中定义水平方向偏右示意图；

图5为本发明中定义水平方向偏左示意图；

图6为本发明中定义垂直方向居中示意图；

图7为本发明中定义垂直方向偏上示意图；

图8为本发明中定义垂直方向偏下示意图；

图9为本发明中水平方向面积示意图；

图10为本发明中建立直角坐标系图；

图11为本发明中计算单个面对应的体积示意图；

图12为本发明中立体建模图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或竖直，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例

如图1至图12所示，一种基于多晶振定位膀胱位置及监护膀胱容量的方法，其特征在于，

包括以下步骤：

步骤1：找到水平中心扫描线的膀胱信息，开始对中心晶振O发射超声信号，得到前壁O1和后壁O2；根据超声原理得知膀胱内的液体是暗区，O射线以膀胱亮暗交界处的点O1和O2即为膀胱壁，根据回声信号O1和O2可以确定是否扫描到了膀胱，获得水平中心扫描线的膀胱信息；

步骤2：找出水平方向的膀胱边界确定膀胱位置的水平中心，是在水平方向，晶振A发射的超声信号遇到A1和A2的强回声信号，其中A1是膀胱前壁的回声信号，A2是后壁的回声信号；其次中心晶振发射超声信号，得到前壁O1和后壁O2；同样，晶振E也得到前壁E1和后壁E2；获得水平方向的膀胱边界后确定膀胱的水平中心；

当扫描到水平中心扫描线的膀胱后，在水平方向A、O、E晶振开始顺序扫描，根据回声信号确定水平方向的位置，并将探头进行水平方向的移动，使得E1E2和A1A2距离相近，找到膀胱位置的水平中心；

步骤3：找出垂直方向的膀胱边界确定膀胱位置的垂直中心，是在垂直方向，晶振C发射的超声信号遇到C1和C2的强回声信号，其中C1是膀胱前壁的回声信号，C2是后壁的回声信号；其次中心晶振发射超声信号，得到前壁O1和后壁O2；同样，晶振G也得到前壁G1和后壁G2；获得垂直方向的膀胱边界后确定膀胱的垂直中心；

在垂直方向C、O、G晶振开始顺序扫描，根据回声信号确定垂直方向的位置，并将探头进行垂直方向的移动，使得C1C2和G1G2距离相近，找到膀胱位置的垂直方向的中心；

4)确定好膀胱的中心位置后，9个晶振开始依次扫描A、B、C、D、E、F、G、H和O，根据扫描的回声信号，确定膀胱的采样点，根据采样点，对膀胱进行立体建模；

8个晶振的扫描线A、B、C、D、E、F、G和H分别和中心晶振O扫描线组成一个面共组成八个面，每个面围合成一个四边形，将四边形面建立直角坐标系，再将四边形面绕Y轴旋转45°，得到立体图形，其他的七个面依次按照绕Y轴旋转45°旋转计算，最后将所有的围合成一个四边形的对应立体图形加和，即为膀胱的容积值；

水平方向的四边形面建立直角坐标系，为水平方向建立直角坐标系，根据每个四边形面坐标，计算四边形的三段距离，已知晶振A和O围合的四边形面坐标，根据采样点O1、A1、A2、O2坐标确定；

设坐标如下：

O1(0，Yo1)、A1(Xa1，Ya1)、A2(Xa2，Ya2)、O2(0，0)

然后计算出三段直线方程：

所述四边形面绕Y轴旋转45°，得到立体图形，采样点O1、A1、A2、O2围城一个四边形，再将四边形绕Y轴旋转45°即可得到模型，模型的体积可以看作从上而下多个三角形相加之和；

具体操作如下：

设O1O2三个区域段为：O2P2、P2P1、P1O1

1)在L1(O1A1)段，三角形的面积为S＝1/2*(tan(45°)*L1(O1A1))

2)在L2(A1A2)段，三角形的面积为S＝1/2*(tan(45°)*L2(A1A2))

3)在L3(O2A2)段，三角形的面积为S＝1/2*(tan(45°)*L3(O2A2))

4)根据O1O2段包含的像素点个数，分别对三个区域的三角形面积进行累加得到单个围合四边形面积对应的体积值，即体积＝体积1+体积2+体积3；所有立体图形加和即为膀胱的容积值。

本发明中所述晶振设有9个，其中，一个放置在中心位置，另外8个晶振呈环形分布且围绕中心位置的晶振设置。

如图2所示，为晶振的排列方式图，可以看出，ABCDEFGH平均分布在八个方向上，中心晶振发射方向垂直于向下，周围八个晶振都向内部倾斜固定角度，这样可以提高建模的精度，同时，倾斜的角度可以对大容量膀胱进行更准确的监测，因为9个晶振发射理论上会集中到一点Q，因此发射接收时为了避免干扰，需要依次发射接收。将探头放置在患者耻骨联合上方2cm处，放置时探头方向晶振的排列方式图中的上表示朝向人头方向，下表示朝向人脚方向。

1、探头放置在患者耻骨联合上方2cm处，启动探头，这时，中心晶振O发射超声信号，根据回声信号O1和O2可以确定是否扫描到了膀胱(O1O2距离不为0)。

2、当扫描到膀胱后，A、O、E晶振开始顺序扫描，根据回声信号确定水平方向的位置。并指示操作者进行水平方向的移动。

具体实施方法如下：

如图3所示，为水平方向居中示意图，首先，在水平方向，找到水平中心扫描线的膀胱信息，开始对中心晶振O发射超声信号，得到前壁O1和后壁O2。根据超声原理得知膀胱内的液体是暗区，O射线以膀胱亮暗交界处的点O1和O2即为膀胱壁，根据回声信号O1和O2可以确定是否扫描到了膀胱(O1O2距离不为0)。获得水平中心扫描线的膀胱信息。之后，找出水平方向的膀胱边界，开始对晶振A进行发射超声信息，对膀胱进行扫描探测·，如果晶振A发射的超声信号遇到膀胱的A1和A2的强回声信号，其中A1是膀胱前壁的回声信号，A2是后壁的回声信号。其次中心晶振发射超声信号，得到前壁O1和后壁O2。同样，晶振E也得到前壁E1和后壁E2。水平方向的关键点就全部扫描完毕，其他面也是依次扫描得到。水平方向居中时，E1E2和A1A2距离相近。

如图4所示，水平方向偏右示意图，此时晶振E发射的超声信号没有遇到膀胱的强回声信，指示操作者将探头向左移动。直至E1E2和A1A2距离相近。

如图5所示，水平方向偏左示意图，此时晶振A发射的超声信号没有遇到膀胱的强回声信，指示操作者将探头向右移动。直至A1A2和E1E2距离相近。

如图6所示，为垂直方向居中示意图，水平方向位置居中后，再找出垂直方向的膀胱边界确定膀胱位置的垂直中心，开始对晶振G进行发射超声信息，对膀胱进行扫描探测，如果晶振G发射的超声信号遇到膀胱的G1和G2的强回声信号，其中G1是膀胱前壁的回声信号，G2是后壁的回声信号。其次中心晶振发射超声信号，得到前壁O1和后壁O2。同样，晶振C也得到前壁C1和后壁C2。垂直方向的关键点就全部扫描完毕。垂直方向居中时，G1G2和C1C2距离相近。

如图7所示，垂直方向偏上示意图，此时晶振G发射的超声信号没有遇到膀胱的强回声信，指示操作者将探头向下移动。直至G1G2和C1C2距离相近。

如图8所示，垂直方向偏下示意图，此时晶振C发射的超声信号没有遇到膀胱的强回声信，指示操作者将探头向上移动。直至C1C2和G1G2距离相近。

如图9所示，为水平方向面积示意图，根据图2得到了6个关键点O1、A1、A2、O2、E1、E2，将O1A1、O1E1、A1A2、A2O2、E1E2、E2O2每两点分别连接，形成水平方向的面积图。面积的中心线为O1O2连线。在水平方向晶振和中心晶振O扫描线组成了两个面(即O1、A1、A2、O2、O1围成的四边形面和O1、E1、E2、O2、O1围成的四边形面)

如图10所示，为水平方向建立直角坐标系，则采样点O1、A1、A2、O2坐标就能确定，设坐标如下：

O1(0，Yo1)、A1(Xa1，Ya1)、A2(Xa2，Ya2)、O2(0，0)

然后计算出三段直线方程：

如图11所示，为计算单个面对应的体积，采样点O1、A1、A2、O2围城一个四边形，再将四边形绕Y轴旋转45°即可得到这个模型。模型的体积可以看作从上而下多个(O1O2段包含的像素点个数)三角形相加之和。具体操作如下：

设O1O2三个区域段为：O2P2、P2P1、P1O1

1)在L1(O1A1)段，三角形的面积为S＝1/2*(tan(45°)*L1(O1A1))

2)在L2(A1A2)段，三角形的面积为S＝1/2*(tan(45°)*L2(A1A2))

3)在L3(O2A2)段，三角形的面积为S＝1/2*(tan(45°)*L3(O2A2))

4)根据O1O2段包含的像素点个数，分别对三个区域的三角形面积进行累加就能得到单个面积对应的体积值，体积＝体积1+体积2+体积3

图12为立体建模图，将所有扫描面对应的体积进行累加，就得到了模型的体积，也就是膀胱的容积值。

首先，获得水平中心扫描线的膀胱信息，之后，找出水平方向的膀胱边界确定膀胱位置的水平中心，开始对晶振A进行发射超声信息，对膀胱进行扫描探测，如果晶振A发射的超声信号遇到膀胱的A1和A2的强回声信号，其中A1是膀胱前壁的回声信号，A2是后壁的回声信号。其次中心晶振发射超声信号，得到前壁O1和后壁O2。同样，晶振E也得到前壁E1和后壁E2。水平方向的关键点就全部扫描完毕，其他面也是依次扫描得到。水平方向居中时，E1E2和A1A2距离相近。如果水平方向中心位置偏右，此时晶振E发射的超声信号没有遇到膀胱的强回声信，指示操作者将探头向左移动。直至E1E2和A1A2距离相近。如果水平中心位置偏左，此时晶振A发射的超声信号没有遇到膀胱的强回声信，指示操作者将探头向右移动。直至A1A2和E1E2距离相近。水平方向位置居中后，再找出垂直方向的膀胱边界确定膀胱位置的垂直中心，将探头进行垂直方向的位置居中：开始对晶振G进行发射超声信息，对膀胱进行扫描探测，如果晶振G发射的超声信号遇到膀胱的G1和G2的强回声信号，其中G1是膀胱前壁的回声信号，G2是后壁的回声信号。其次中心晶振发射超声信号，得到前壁O1和后壁O2。同样，晶振C也得到前壁C1和后壁C2。垂直方向的关键点就全部扫描完毕。垂直方向居中时，G1G2和C1C2距离相近。如果垂直方向中心位置偏上，此时晶振G发射的超声信号没有遇到膀胱的强回声信，指示操作者将探头向下移动。直至G1G2和C1C2距离相近。如果垂直方向中心位置偏下，此时晶振C发射的超声信号没有遇到膀胱的强回声信，指示操作者将探头向上移动。直至C1C2和G1G2距离相近。确定好膀胱的中心位置后，9个晶振开始依次扫描(ABCDEFGHO)，根据扫描的回声信号，确定膀胱的采样点，根据采样点，对膀胱进行立体建模。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。